JP2004003026A

JP2004003026A - Ｃｖｄ処理装置

Info

Publication number: JP2004003026A
Application number: JP2003147768A
Authority: JP
Inventors: Gregor Arnold; グレゴール　アーノルド; Stephan Behle; シュテファン　ベーレ; Andreas Luttringhaus-Henkel; アンドレアス　リュットリングハウス−ヘンケル; Matthias Bicker; マティアス　ビッカー
Original assignee: Carl Zeiss AG
Current assignee: Carl Zeiss AG
Priority date: 2002-05-24
Filing date: 2003-05-26
Publication date: 2004-01-08
Also published as: EP1367145B1; DE50303336D1; EP1367145A1; US20030219547A1; ATE326557T1; CN1572901A

Abstract

【課題】加工物をリアクタ内および外に移動させて、この加工物をその中でＣＶＤ法によって処理するのを容易にすること。
【解決手段】本発明は、コンベヤ手段とコンベヤ手段に固定された少なくとも１つのリアクタとを備えた、加工物のＣＶＤ処理装置を提供する。この装置は、少なくとも１つの機械制御カムを有し、リアクタは少なくとも１つの制御カムによって作動される開閉手段を有する。
【選択図】　　　図１

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＶＤ（化学気相成長）処理装置に関し、より詳細にはＣＶＤリアクタを備えるＣＶＤ処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えばプラスチック・ボトルなどの中空プラスチック容器は通常、障壁作用を有しているが、この作用は所期の目的には不十分である。例えば、二酸化炭素などのガスは容器から外に拡散することも、容器内で拡散することもできる。この効果は通常望ましくないものである。この効果により、とりわけ、これらの容器内に貯蔵した飲料の貯蔵寿命が短縮することにつながる。
【０００３】
他の点では数多い、軽重量および機械的衝突に対する安定度などの利点を維持しながら、プラスチック容器のこのような欠点を取り除くため、障壁層または耐拡散層を塗布する技術が開発された。
【０００４】
このような層を塗布するのに使用する特に効果的かつ安価な技術は、化学気相成長（ＣＶＤ）である。ＣＶＤプロセスにおいて、被覆する表面を囲む反応性化学ガス混合物によって層を被着させる。
【０００５】
事実上無限の範囲の可能な層を、このように種々のガスの混合物から生成することができる。とりわけ、例えばＳｉＯ_２層などの酸化物層は、適切な拡散障壁であることが証明された。
【０００６】
熱的に、またはＣＶＤコーティングを行うためエネルギーを導入することによりプロセス・ガスをイオン化することによって、化学反応性ガス混合物を発生させることができる。プラスチックは通常、熱安定度が不十分であるか、もしくは軟化点が低いので、熱作用によるＣＶＤコーティングはプラスチック表面を被覆するには不適切である。しかし、このような状況では、プラズマ化学気相成長法（ＰＥＣＶＤ）コーティングを選択することを推奨する。この場合でも、プラズマは被覆する表面を加熱するので、プラズマ・インパルス誘導ＣＶＤコーティング（ＰＩＣＶＤ）が特に適切である。
【０００７】
この種類のプロセスを工業規模で使用することができるように、プロセス時には多数のチャンバが必要であり、このチャンバ内でコーティング作業が同時にまたは時間をずらして行われる。ＰＩＣＶＤコーティングを低圧状態で行うので、例えば中空プラスチック体などの被覆する加工物をコーティング領域内に案内し、この加工物を真空にする方法に関する問題が生じる。さらに、中空体の場合、内壁または外壁のいずれかのみを被覆するか、あるいは異なるコーティングを外壁と内壁に塗布することがしばしば有用であるが、その結果中空体の内部空間と中空体を囲む領域を異なるプロセス・ガスで充填しなければならなくなる。
【考案の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、本発明の目的は、加工物をリアクタ内に、またリアクタから外に移動させて、ＣＶＤ法によって処理するのを容易にすることである。この目的は、特許請求の範囲第１項に記載の加工物のＣＶＤ処理装置および特許請求の範囲第１５項に記載の加工物のＣＶＤ処理方法により極めて簡単に達成される。有利な改善点が、それぞれの従属請求項の主題を形成する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
したがって、本発明による装置は、コンベヤ手段と、コンベヤ手段に固定され、その中でＣＶＤ処理が行われる少なくとも１つのリアクタとを備える。この装置は少なくとも１つの機械制御カムを有し、リアクタは少なくとも１つの制御カムによって作動される開閉手段を有する。
【００１０】
コーティング作業に加えて、ＣＶＤ処理はまた、例えば気相中の表面活性化などの別の表面処理を含む。
【００１１】
リアクタを開閉する手段が制御カムを通って移動するリアクタによって作動される場合、リアクタの開閉を簡単な方法で自動化することができる。
【００１２】
リアクタは第１の部品および第２の部品を備え、これらの部品はリアクタ・チャンバを囲んでいることが好ましい。
【００１３】
このため、第１の部品をコンベヤ手段に連結することができ、第２の部品を開閉手段に連結することができる。リアクタのこのような２部品設計により、リアクタ・チャンバに対する広い開口部が可能になり、したがって被覆する加工物を簡単に挿入し、取り出すことが可能になる。
【００１４】
これは、具体的には、開動作中に開閉手段がまず第２の部品を第１の移動において第１の部品から離れるように移動させ、次いでそれを第１の移動とほぼ垂直な第２の移動において第１の部品を通って移動させるように配置した制御カムによって達成できる。
【００１５】
第１の部品と第２の部品の間の平面密封表面により、２個の部品を特に簡単に密封できる。
【００１６】
有利には回転式装置および／または直線式装置を使用して、リアクタおよび／または被覆する加工物をその中に運搬することができる。
【００１７】
開閉手段と機械制御カムの間の接触は、例えば開閉手段に固定したカム・ロールによって行うことができ、したがってカム・ロールは制御カムに沿って転動する。このように、リアクタが制御カムを通って移動する際に、摩擦力が回避される。
【００１８】
リアクタは、電磁波、特にマイクロ波を透過するウィンドウを有していてもよい。その結果、プラズマを発生させる電磁波をリアクタの外で発生させることができ、リアクタで担持される複合電界アプリケータを省くことが可能になる。
【００１９】
また、リアクタが排気手段を有する場合に特に利点がある。その結果、リアクタ・チャンバをポンプで吸い出すことができ、プラズマに必要な低圧力を提供するために、装置全体を真空にする必要はない。さらに、プロセス・ガスでリアクタ・チャンバを充填するため、プロセス・ガスを供給する手段を設けることができる。
【００２０】
具体的には、リアクタはプロセス・ガスを供給するガス・ランスを備えることができる。ガス・ランスを使用して、例えば中空プラスチック体の内部にプロセス・ガスを急速に供給できる。
【００２１】
加工物をリアクタ内に、またリアクタから外に運搬するため、ＣＶＤ処理装置は有利には、分散ホイールを備えることができる。これらにより、連続生成プロセスを簡単な方法で、複雑な機構を必要とせずに実行することが可能になる。
【００２２】
また、本発明の範囲内で、加工物を導入し、取り出す特に簡単な方法を特徴とする、コンベヤ手段に固定されたリアクタ内の加工物をＣＶＤ処理する方法が提供される。本発明によれば、この目的で、この方法は加工物をリアクタ内に挿入する工程と、少なくともリアクタ・チャンバの一部領域を真空にする工程と、プロセス・ガスを導入する工程と、プラズマを発生させる工程と、加工物を取り出す工程とを含み、この方法ではリアクタの開動作および／または閉動作が機械制御カムを通る移動によりリアクタに固定した手段によって行われる。
【００２３】
プラズマを発生させる工程は有利には、電磁波を放射する工程を含むことができる。パルス式電磁波を放射することが特に望ましく、その結果、被覆する加工物の表面付近のパルス式プラズマによって加工物のＰＩＣＶＤ処理が行われる。さらに、マイクロ波が放射される結果、プラズマは高い放射力を吸収することができる。
【００２４】
加工物を導入し、取り出すために、リアクタ・チャンバ内に大きな開口部を得るには、リアクタは少なくとも２個の部品を備えることができ、この部品はリアクタの閉動作および／または開動作中に互いに行き違い、また互いに接して移動する。
【００２５】
連続コーティング・シーケンスでは、加工物を分散ホイールによって導入し、取り出すと有利である。
【００２６】
本発明による方法は、例えばボトルなどの中空体のＣＶＤ処理に使用することもできる。中空体を被覆するために、リアクタ・チャンバの少なくとも一部を真空にする工程は、中空体で囲まれたボリュームを真空にする工程を含むことができる。特に内部コーティングでは、このため、プロセス・ガスを中空体で囲まれたボリューム中に導入することができる。最後に、中空体で囲まれたボリューム中にプラズマを発生させるプロセス工程は、中空体の内部処理を行う役割をする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
好ましい実施形態に基づき、添付の図面を参照して、本発明を以下にさらに詳細に説明する。図中、同様の参照番号は、同一または同様の部品を示す。図１は、本発明による加工物をＣＶＤ処理する装置用のリアクタの実施形態を示す部分断面図を示す。このリアクタは特に、中空体、より詳細には、例えばプラスチック・ボトルなどの中空プラスチック体を処理するようになっている。全体に３で示すリアクタは、リアクタ・チャンバ９を囲む２個の部品５、７を備える。リアクタ・チャンバは２個の部品５、７間のシール８により周囲に対して密封される。２個の部品５、７間の密封表面はこの場合、平らな表面である。
【００２８】
リアクタを開閉する手段１３は、部品７に固定される。この手段１３は、カム・ロール１７１、１７２、１７３が固定された延長アームを備え、ＣＶＤ処理装置上に配置される制御カム１５のまわりに嵌合する。その結果、カム・ロールは制御カム１５の輪郭に倣うことにより、第２の部品７を第１の部品から離れるように、また第１の部品を通って他の移動と垂直な方向に移動させることができる。
【００２９】
受入れ手段１９を使用して、被覆するプラスチック・ボトル１１を固定し、ボトル１１の内部をリアクタ・チャンバ９の残りのボリュームから密封する。
【００３０】
リアクタの第１の部品には、ポンプ装置と連結され、リアクタ・チャンバを真空にする手段として使用される通路２１がある。例として、回転式装置の場合、通路を回転式装置の中央に配置した回転式真空リードスルーを介して真空ポンプに連結することができる。
【００３１】
ＣＶＤコーティング装置のこの実施形態を使用して、中空プラスチック体の外側と内壁を両方とも被覆することができる。このため、リアクタでは、ガス・ランス２３が設けられ、このランスは適切なプロセス・ガスをボトルの内部に通過させることができる。ランスを、ボトルが受入れ手段１９に固定した場合、ボトル内に移動させることができ、ボトルを取り出す前にボトルの内部から戻すことができるように、ガス・ランス２３を引上装置２５に固定する。このため、ガス・ランスを空気圧によって、または同様に制御カムによって駆動することができる。供給通路２９をシール２７により周囲から密封する。このため、シール２７を径方向シールまたは軸方向シールとして設計することができる。ガス・ランスは連結スタブ２９を介してガス供給部と連結される。
【００３２】
リアクタ・チャンバを真空にし、プロセス・ガスをチャンバに入れた後、プラズマがマイクロ波の作用によりチャンバ内に発生する。ボトルまたは中空プラスチック・ボトルの外と内のガス組成は異なっていてよい。例として、リアクタ・チャンバの大部分を真空にして、残留ガスだけがその中にあるように残っているようにすることができる。これに対して、ガス・ランスを介してボトル受入れ手段により外部空間から密封されたボトルの内部にプロセス・ガスを入れることができる。このように、マイクロ波の作用によりプラズマがボトルの内部だけに形成され、したがってこのような方法で内部コーティングだけが行われる結果になる。
【００３３】
特に、ボトルが十分安定している場合、内部空間を真空にすることだけが可能であり、この内部空間は次いでガス・ランスを介してプロセス・ガスで再充填される。ボトルの外のリアクタ・チャンバ内のガスが高密度であることにより、放射したマイクロ波がこの領域にプラズマを発生させないようになっている。その結果、プラズマはボトルの内部だけに発生して、同様にボトルの内部コーティングおよび内部処理につながる。図１に示すリアクタは、通路２１が受入れ手段を介してボトル開口部だけと連通する場合、この作業形態用に設計される。
【００３４】
プラズマを発生させるマイクロ波は、例えばマイクロ波を透過するウィンドウ３０を介して導入される。これにより、電界アプリケータをリアクタの外に配置することが可能になり、したがってこのアプリケータをチャンバで担持しなくてもよく、ＣＶＤコーティング装置の設計がかなり単純化される。
【００３５】
図２は、図１の断面線Ａ−Ａにおけるリアクタ・チャンバの平面図を示す。図２から分かるように、２個の部品５、７は断面円形のリアクタ・チャンバ９を囲む。
【００３６】
さらに、２個の部品は、全体に３４、３６で示す２つのガイドにより互いに移動可能に連結される。ガイド３４、３６はそれぞれ、部品７に固定して連結し、ブロック３８に案内されるピン３６を備え、したがって部品７は部品５に対するピンの長手方向軸に沿って移動することができる。さらに、ブロック３８はガイド・レール４０に案内され、したがって部品７がピン３６の長手方向軸に対して垂直に移動する際に、部品７を部品５に対しても変位させることができる。これにより、案内によってチャンバを互いに離れるように、また互いに行き違うように移動させることが可能になる。この場合、移動は機械制御カム１５により開閉手段を介して行われる。
【００３７】
図２に示す制御カムの部分は、コンベヤ手段とさらにそれに連結されたリアクタが矢印で示す方向に移動する場合、部品７は部品５から離れるように移動して、リアクタ・チャンバが開くような形をしている。
【００３８】
加工物を導入し、取り出す作業を図３Ａ〜３Ｄを参照してさらに詳細に説明する。この例では、リアクタを同様に使用して、中空プラスチック体、さらに詳細にはプラスチック・ボトルを被覆する。図３Ａは導入の第１段階を示し、この段階でリアクタ・チャンバが開き、ボトル１１は支軸４４まわりに回転する分散ホイール４２によりチャンバ内に搬送されている。ボトル１１は次いで、受入れ手段１９内に挿入される。ボトルを受入れ手段に挿入することができるように、ガス・ランス２３をプロセスのこの区間中にリアクタ・チャンバから引き出す。
ボトルをボトル受入れ手段１９に挿入した後、図３Ｂに示すガス・ランスを被覆するボトル１１の内部に移動させる。
【００３９】
図３Ｃに示すように、ボトル１１を挿入した後、リアクタの部品７をまず、制御カム１５によりリアクタ３の一部に沿って移動させ、リアクタ・チャンバの開口部の前に押し出す。
【００４０】
最後に、図３Ｄに示すように、リアクタの部品７を制御カム１５の第２の移動によりリアクタの部品５の上に移動させて、リアクタ・チャンバ９の開口部を閉じる。次いでチャンバおよび／またはボトルの内部を、通路２１に連結されたポンプ装置により真空にする。その後、プロセス・ガスをガス・ランスを介して入れることができる。チャンバ内にウィンドウ３０を通してマイクロ波を放射することができ、したがってプロセス・ガスはプラズマを形成し、反応生成物が隣接する壁面を被覆する。この例では、プロセス・ガスはボトルの内部に到達するだけであり、例えば拡散障壁としてボトルの内部を被覆する結果となる。
被覆後に、ボトルを再び取り出すが、このために上述の工程を逆の順序で行う。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】リアクタの実施形態を示す部分断面図である。
【図２】リアクタの平面図である。
【図３Ａ】加工物をリアクタに導入し、またリアクタから取り出す段階を示す図である。
【図３Ｂ】加工物をリアクタに導入し、またリアクタから取り出す段階を示す図である。
【図３Ｃ】加工物をリアクタに導入し、またリアクタから取り出す段階を示す図である。
【図３Ｄ】加工物をリアクタに導入し、またリアクタから取り出す段階を示す図である。

Claims

コンベヤ手段とコンベヤ手段に固定された少なくとも１つのリアクタとを備える、加工物のＣＶＤ処理装置であって、この装置が少なくとも１つの機械制御カムを有し、リアクタが少なくとも１つの制御カムによって作動される開閉手段を有する装置。
リアクタの開閉手段が、制御カムを通って移動するリアクタによって作動される、請求項１に記載の装置。
リアクタが第１の部品と第２の部品とを備え、これらの部品はリアクタ・チャンバを囲む、請求項１または２に記載の装置。
第１の部品がコンベヤ手段に連結され、第２の部品が開閉手段に連結される、請求項３に記載の装置。
開閉手段がまず、開動作中に第１の移動において第１の部品から離れるように第２の部品を移動させ、次いで第１の移動とほぼ垂直である第２の移動において第１の部品を通って第２の部品を移動させるように、制御カムが配置される、請求項３または４に記載の装置。
第１および第２の部品間の平らな密封表面を備えた、請求項３、４または５に記載の装置。
コンベヤ手段が回転式装置を含む、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の装置。
コンベヤ手段が直線式装置を含む、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の装置。
開閉手段がカム・ロールを含む、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の装置。
リアクタが、電磁波、特にマイクロ波を透過させるウィンドウを有する、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の装置。
リアクタが排出手段を有する、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の装置。
プロセス・ガスを供給する手段を備えた、請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の装置。
プロセス・ガスを供給する手段がガス・ランスを備える、請求項１２に記載の装置。
少なくとも１つの分散ホイールを備える、請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の装置。
コンベヤ手段に固定されたリアクタ内で加工物をＣＶＤ処理する方法であって、
加工物をリアクタ内に挿入する工程と、
少なくともリアクタ・チャンバの少なくとも一部領域を真空にする工程と、
プロセス・ガスを導入する工程と、
プラズマを発生させる工程と、
加工物を取り出す工程とを含み、
さらに機械制御カムを通る移動によってリアクタに固定された手段によりリアクタを開くおよび／または閉じる工程をも含む方法。
プラズマを発生させる工程が、電磁波を放射する工程を含む、請求項１５に記載の方法。
電磁波を放射する工程が、パルス式電磁波を放射する工程を含む、請求項１６に記載の方法。
電磁波を放射する工程が、マイクロ波を放射する工程を含む、請求項１６または１７に記載の方法。
リアクタが少なくとも２個の部品を備え、リアクタを開くおよび／または閉じる工程が、これらの部品を互いに行き違い、また互いに接して移動させる工程を含む、請求項１５乃至１８のいずれか１項に記載の方法。
加工物を挿入する工程が、拡散ホイールにより加工物を導入する工程を含む、請求項１５乃至１９のいずれか１項に記載の方法。
加工物を取り出す工程が、拡散ホイールにより加工物を取り出す工程を含む、請求項１５乃至２０のいずれか１項に記載の方法。
加工物が中空体を含む、請求項１５乃至２１のいずれか１項に記載の方法。
加工物がボトルを含む、請求項２２に記載の方法。
少なくともリアクタ・チャンバの一部を真空にする工程が、中空体で囲まれたボリュームを真空にする工程を含む、請求項２２または２３に記載の方法。
プロセス・ガスを導入する工程が、プロセス・ガスを中空体で囲まれたボリュームに導入する工程を含む、請求項２２、２３または２４に記載の方法。
プラズマを発生させる工程が、プラズマを中空体で囲まれたボリューム中で発生させる工程を含む、請求項２２乃至２５のいずれか１項に記載の方法。